供水管网压力及水质实时监测系统设计方案

一、概述
        自来水公司供水管网压力及水质实时监测系统是利用现代信息技术与水质仪、压力变送器技术相结合，集数据采集、处理于一体，将水的信息加以综合处理，使供水公司监测人员从根本上减少抄表的繁杂劳动强度，及时获取现场检测数据，做出准确数据分析，大大提高管理部门的工作效率，适应现代用户节能减排的新需求。

二、客户要求
1、自来水公司要求对管网压力的9个测点进行监测。
2、对1个出水品的压力、浊度、余氯、PH进行全面监测。

三、系统解决方案
1、 系统概述
该系统集计算机技术、软件技术、无线通信技术、测控技术于一体，实现管网压力、水质等现场数据的远程监测。
2、 系统组成
该系统由三部分组成：

监控中心：硬件主要由服务器、GPRS数据传输模块组成。
软件主要由操作系统软件、数据库软件、供水管网压力及水质实时监测与管理软

通信网络：GPRS-VPN网络

远程测控终端：DATA-7201、DATA-6100

3、 系统拓扑图

4、系统特点
◆ 实用性强：
该系统根据自来水公司具体需求设计，软件功能可根据用户定制，满足数据监测、远程控制、数据查询、数据统计的具体需求。

◆ 技术先进：该系统设计简单明了，集数据采集、设备控制、无线通信、软件、数据安全、数据库等多种技术于一体，国内处于领先水平。

◆ 兼容性好：监控与管理系统软件兼容任何厂家生产的测控终端；测控终端兼容任何厂家生产的计量设备、测量设备、水泵启动设备。

◆ 维护方便：系统采用模块化设计，便于后期维护；可远程维护测控终端，降低终端维护成本。
5、监控中心：硬件主要由服务器、GPRS数据传输模块组成。
软件主要由操作系统软件、数据库软件、供水管网压力及水质实时监测与管理软

5.1、供水管网压力及水质实时监测与管理软件：

         该软件是针对供水行业开发的专用软件，结构采用B/S结构，服务器安装和数据库及供水实时监控与管理系统软件，由系统管理员负责管理，领导者或其它工作人员经授权后可在自己的计算机上通过局域网访问服务器，可进行权利范围内的操作。如果需要，该软件可以在INTERNET公网上发布，被授权者在任何地方的计算机上都可以通过INTERNET公网访问和操作该系统。

       该软件采用模块结构，主要包括两大模块：一个是人机界面、另一个是前置机。每个模块又由若干小模块组成。前置机软件主要负责监控中心与现场设备的通信，它具有强大的兼容性，可支持任何厂家生产的GPRS、CDMA、MODEM、RS485等通信产品，支持多种通信方式共存一个系统。人机界面包括基础数据管理、远程操作、人工录入、数据查询、数据报表、数据分析、地图管理等多项内容，可根据不同客户的不同需求设计组合成个性化的监控与管理系统软件。
5.2、供水管网压力及水质实时监测与管理软件：
◆ 软件主界面
主界面左侧为功能模块菜单，右侧为地图。点击左侧菜单，右侧显示相应的界面。

开机界面显示地图，地图上每个监测点的位置以圆点显示，鼠标放置圆点位置时，监控设备状态、压力、水质，双击圆点进入控制界面。
◆ 系统管理
系统管理包括监测点信息录入、管理员及通用用户设置、个人设置个性化的查询及报表。管理员的级别最高，可设置、修改用户名和密码，可进行各种参数或报表修改，推出后保存设置和修改。其它用户通过通用用户名和密码查询浏览数据。
◆ DATA-WS01供水管网压力及水质实时监测与管理系统软件功能特点：
— 采集水的浊度、余氯、PH以及管网压力等数据。
— 接收现场报警数据，压力过高/低。
— 可查询监控数据、报警数据、操作信息。
— 支持各种数据的统计、分析、对比、输出、打印。
— 数据按日、月、年、任意时间段生成报表，生成曲线、对比曲线。
— 软件支持远程设置、修改现场设备的工作参数，如压力上下限、水质监测项目等。
— 软件支持不同厂家生产压力变送器、水质仪。
— 软件采用B/S＋C/S结构，支持局域网和INTERNET网上浏览、操作。
— 软件支持问询和主动上报模式。
— 采用地图界面显示，直观、方便。

6、通信网络
       GPRS网络是中国移动公司提供的数据无线传输网络，只要有GPRS信号的地方就能够支持数据无线传输具有实时在线、覆盖面广、使用方便、按流量收费等优点。
       本系统采用GPRS-VPN专网通信方式，移动公司提供一个VPN虚拟专网，并为使用的每一张数据卡绑定一个移动公司内部的IP地址，监控中心的GPRS数据传输模块和每个测控终端内安装的GPRS数据传输模块都能登陆该VPN专网，实现监控中心与现场测控终端的数据双向通信。
由于数据在专网上传输，不进入INTERNET网络，所以数据安全性有足够的保障。
      目前，河北移动公司办理VPN专网和绑定IP是免费的，每个测控终端使用的SIM卡可使用20元/月套餐的资费，20元赠50MB数据量，超过部分按1KB/1分钱计算。监控中心使用100元/月套餐，100元赠800MB数据量，超过部分按1KB/1分钱计算。 月通信费用估算：20元×9+100元=280元
7、子站
7.1现场能够提供电源
序号 名称 规格及型号 单位 单价 数量 采购地
1 GPRS DATA-6100 件 1
2 水资源控制器 DATA-7201 件 1
3 室外防雨远程监测箱 件 1
4 箱内电源、空开、端子、 件
5 压力变送器
6 水质仪器
7.2现场无法提供电源
序号 名称 规格及型号 单位 单价 数量 采购地
1 GPRS DATA-6100 件 1
2 水资源控制器 DATA-7201 件 1
3 室外防雨远程监测箱 件 1
4 箱内电源、空开、端子、 件
5 蓄电池＋太阳能电池板
6 压力变送器

        采用太阳能供电方式：由于管网监测站因业务需要，可能被安装在管网的任何一个位置，不可能提供220V电源，所以使用太阳能设备，且要求压力变送器最好是低功耗。节省太阳能板资源，太阳能供电系统设计原则，最大连续阴天数：20天，推荐用户使用铅酸免维护电池及太阳能板组合使用方式为首选方案，性能价格比较高；次选方案采用锂电、太阳能组合方案成本较贵，但支持连续阴天可高于20天。 
        由于对管网的压力要求实时监测，采集与上报频率比较频繁考虑电池使用寿命及性价比，建议不采用电池供电抄表器！

8、供水监测终端—用于管网
8.1 该设备经过河北省电子产品监督检验所的检验，符合Q/GDW 129—2005 电力负荷管理系统通用技术条件、GB/T2423.3-2006 电工电子产品环境试验、GB4943-2001信息技术设备的安全、YD/T 1214-2002 900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）设备技术规范。

终端配置：
DATA-7201水资源控制器 1套
DATA-6100 GPRS数据传输模块 1套
开关电源（带充电功能） 1套
备用电源（蓄电池） 1套
空开 1套
端子、线材、附件 1套
金属机箱 1套

管道压力变送器以及水质仪选用4-20mA信号输出。

原理示意图
◆ 采集现场压力变送器、水质仪的信号。
◆ 测控终端具有8位数码管显示，两排LED灯状态显示，亮度高、寿命长、可自动休眠，节能效果好。
◆ 测控终端配置4按键键盘，配合显示可查询现场：设备地址、瞬时流量、累计流量、终端电压、出水压力及各种运行参数。
测控终端内GPRS数据传输模块可显示在线状态、通信状态等信息。
测控终端支持远程数据查询。
◆ 测控终端具备历史数据存储功能，每小时存储一次现场数据，可存储一个月。监控中心可查询现场的历史数据。
◆ 测控终端支持远程维护功能，核心设备水资源控制器和GPRS数据传输模块可以远程设置参数，水资源控制器可以在线升级程序。大大提高现场维护效率。
◆ 测控终端具备报警功能
故障报警：如变送器与测控终端之间的信号线中断时，测控终端可就地报警、也可远程报警。
越限报警：压力监测数据可以设置上下限，数据超限时就地告警、也可远程告警。
◆ 测控终端配置蓄电池，当现场停电的情况下，测控终端可以工作一段时间，将停电信息上报监控中心。
◆ 测控终端采用模块化结构，各功能模块分工明确，便于后期设备维护管理。
8.2测控终端工作模式
测控终端支持多种工作模式，主动上报模式、轮询模式、主动上报+问询模式。该系统采用主动上报+问询模式。
测控终端实时采集现场压<